Créée le, 19/06/2015

 Mise à jour le, 02/09/2016

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Circuits Redresseurs à Double Alternance :



2. - REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE

Pour remédier aux inconvénients du montage précédent, c'est-à-dire : tension continue de sortie dépendant de la valeur du condensateur de filtrage et difficulté à obtenir un bon nivellement, on a réalisé un autre type de circuit redresseur, où les deux alternances de la tension sont effectivement utilisées.

Ce nouveau montage s'appelle redresseur à double alternance, ou redresseur doubleur d'intensité (ne pas confondre avec les redresseurs "doubleur de tension" dont nous parlerons dans cette leçon).

Dans ce type de circuit, on utilise deux redresseurs (diodes à vide ou à gaz ou diodes à semi-conducteurs) et un transformateur avec secondaire à point milieu (figure 9).

 Redresseur_a_double_alternance.GIF

Ce secondaire est partagé en deux parties égales, par le point milieu, relié à la masse.

Chacune de ces deux parties, S1 et S2, fournit la tension alternative efficace, à redresser.

Tout se passe comme si l'on avait deux transformateurs avec secondaires en parallèle et en opposition.

Ainsi, lors de l'alternance positive de la tension alternative, lorsqu'il apparaît aux bornes de S1, les polarités sont indiquées figure 10, aux bornes de S2 ces polarités sont inversées.

Inversion_des_polarites_secondaires_S1_et_S2.GIF

Le phénomène contraire se passe lors de l'alternance négative de la tension alternative (figure 11).

Changement_de_polarites_secondaires_S1_et_S2.GIF 

On voit clairement, à l'aide des figures 10 et 11, que lorsque le redresseur D1 conduit, D2 est bloqué (alternance positive), et que lorsque D2 conduit, D1 est bloqué.

Par conséquent, chaque redresseur devient tour à tour conducteur, pendant la période complète de la tension alternative.

De ce fait, la tension continue de sortie US a la forme indiquée figure 12.

Forme_de_la_tension_de_sortie_redresseurs.GIF

Ce montage nécessite un transformateur avec secondaire délivrant le double de la tension efficace demandée.

En effet, si l'on désire une tension efficace de 250 Volts par exemple, le secondaire complet devra fournir 500 Volts.

Après avoir connecté le point milieu à la masse (point commun), chaque demi-secondaire S1 et S2, délivrera 250 Volts, soit la valeur requise.

En examinant la figure 12, on comprend facilement que la tension continue de sortie US, doit avoir une valeur supérieure, à celle obtenue avec le montage simple alternance.

Dans ce cas, en effet, il n'y a pas d'interruption entre chaque impulsion de courant.

Sans condensateur de nivellement, cette tension continue de sortie a pour valeur :

US = 0,9 x U eff.

Avec un condensateur placé immédiatement après la diode, la tension continue de sortie US, a, comme avec le montage précédent, une valeur de :

US : 1,41 x U eff.

Dans les deux cas, en effet, le condensateur se chargeant à la valeur maximum de la tension alternative, il est normal que la valeur de la tension continue de sortie, soit de même.

Cependant, avec une charge normale, la tension continue de sortie disponible a pour valeur :

US = 1,2 x U eff.

Soit sensiblement plus que dans le montage précédent.

Il faut surtout souligner le fait, qu'avec le circuit double alternance, la valeur de la tension continue de sortie, ne dépend pas de la valeur capacitive du condensateur.

Sur le tableau de la figure 8, on a en effet mentionné :

- Tension de sortie continue avec charge normale : < Ueff en fonction de la valeur du condensateur.

Il est facile de comprendre à ce sujet, étant donné qu'il existe une interruption égale à une demi-période, dans les impulsions de tension continue, que c'est le condensateur qui doit fournir le courant absorbé par la charge, pendant ces interruptions (voir figure 13).

Restitution_de_la_tension_entre_2_impulsions.GIF




On comprend tout aussi aisément, que la charge d'un condensateur dépend de sa valeur capacitive (Q = C x U) ; plus celle-ci sera élevée, plus la charge emmagasinée sera forte, donc sera en mesure de fournir un courant, entre les deux impulsions A et C (figure 13)

Avec une alimentation double alternance, les impulsions de courant continu se suivent régulièrement sans interruption, et le condensateur n'a plus à compenser des interruptions, mais seulement à "niveler" le courant (voir figure 14).

Restitution_de_la_tension_entre_2_impulsions_1.GIF

Quant à la tension inverse de pointe supportée par les deux redresseurs, elle est, comme dans le montage précédent, égale à :

2,82 x U eff.

Tout ce qui a été dit pour le choix des éléments, pour une alimentation simple alternance, reste donc valable avec l'alimentation à double alternance.

Il faut toutefois remarquer qu'avec ce dernier montage, chaque redresseur ne fournit que la moitié de l'intensité demandée.

C'est pour cette raison, que ce montage est souvent appelé doubleur d'intensité.

Ainsi, en reprenant l'exemple précédent, soit à réaliser une alimentation fournissant 400 mA sous 100 Volts, on pourra utiliser deux redresseurs, capables de fournir seulement 200 mA chacun.

Le tableau de la figure 15, résume les caractéristiques du montage redresseur double alternance.

Tableau_des_rappels_1.GIF

Avec ce dernier circuit, on peut, comme avec le circuit simple alternance, utiliser des redresseurs de types quelconques.

Cependant, les redresseurs à semi-conducteurs sont plus avantageux et plus souples d'emploi.

Examinons les courbes de la figure 16, relatives aux caractéristiques anodiques d'une diode à vide et d'une diode à semi-conducteur.

Diode_a_vide_et_diode_a_semi_conducteur.GIF

La figure 16-a concerne une diode à vide. Sur celle-ci, on voit que le courant fourni dépend beaucoup de la tension appliquée sur l'anode.

Ainsi, lorsque le constructeur indique pour une diode à vide (EY 82, par exemple) courant redressé : 180 mA, tension d'anode : 250 Volts, le courant de 180 mA représente la valeur maximum.

En augmentant la tension d'anode, le tube travaillera à la saturation et le courant n'augmentera pas pour autant. Par contre, si la tension d'anode est inférieure à 250 Volts, le courant sera beaucoup plus faible.

Ainsi, avec ce tube, il faut obligatoirement une tension d'anode de 250 Volts, pour obtenir un courant de 180 mA.

Il n'en est pas de même avec une diode à semi-conducteur. En effet, avec ce type de redresseur, le courant augmente très rapidement, dès que la tension de seuil est atteinte (point A sur la figure 16-b).

Or, la tension de seuil est très basse (environ 0,6 Volt). En dépassant la valeur limite de tension fixée par le constructeur, il n'y a pas saturation comme pour la diode à vide, mais emballement et destruction du redresseur.

Ainsi, la diode à semi-conducteur SFR 164 par exemple peut fournir un courant de 1 ampère et supporter une tension d'anode de 150 Volts environ.

Cette diode fonctionnera encore normalement avec une tension beaucoup plus faible 100 V - 50 V et même moins, tout en fournissant toujours un courant important.

On pourra donc utiliser ce composant pour redresser des tensions plus importantes, bien qu'il soit prévu pour 150 Volts, alors qu'avec un tube à vide, il convient de respecter la tension donnée par le constructeur, le courant délivré tombant rapidement, lorsque la tension appliquée diminue de valeur.

D'autre part, la diode à semi-conducteur est capable de fournir sans danger, un courant instantané, nettement plus élevé que le courant moyen redressé.

Ce courant instantané peut être demandé par le condensateur de filtre lors de chaque charge.

Au contraire, la diode à vide ne peut pas, sans danger, fournir un courant instantané beaucoup plus élevé que le courant moyen redressé.

Pour cette raison, afin de limiter le courant instantané, les constructeurs indiquent toujours pour les diodes à vide : valeur maximum du condensateur de filtre.

Exemple : diode à vide EY 82 - capacité d'entrée de filtre = 60 µF maximum.

Cette valeur n'est jamais donnée pour les redresseurs à semi-conducteurs, ceux-ci pouvant précisément fournir un courant instantané élevé.

C'est d'ailleurs pour cette raison, du fait même que la capacité du condensateur peut être très élevée, qu'il est conseillé de monter une résistance de protection (Rs), avant ou après le redresseur, mais avant le condensateur de filtrage (voir figure 5).

La valeur de cette résistance est généralement de l'ordre de 5 W.

Pour déterminer sa valeur dans tous les cas, on admet que celle-ci doit être comprise entre 1 à 5 % de la valeur de la charge.

Nous devons donc définir ce qu'on entend par "charge normale" de l'alimentation.

L'application pure et simple de la loi d'Ohm permet de définir cette charge.

En effet, dans le cas d'une alimentation devant fournir 400 mA sous 100 Volts, on comprend immédiatement qu'un tel courant sous 100 Volts, est celui qui circule dans une résistance ayant pour valeur :

R = U / I = 100 / 0,4 = 250 W

Cette valeur représente donc la charge normale de l'alimentation.

Il en résulte que la résistance de protection pourra avoir une valeur comprise entre :

(250 x 1) / 100 = 2,5 W à (250 x 5) / 100 = 12,5 W

Notons enfin que cette résistance de protection (que l'on peut aussi monter dans les circuits redresseurs à diodes à vide) est indispensable, dans le cas d'une alimentation directe sur le réseau secteur, c'est-à-dire une alimentation sans transformateur.

Avec un transformateur, la résistance totale du circuit d'entrée est généralement suffisante, celle-ci ayant pour valeur :

Calcul_resistance_d_entree_d_un_transfo.GIF

Avec R1       =  résistance de l'enroulement primaire,

         R2        =  résistance de l'enroulement secondaire,

        N2 / N1 =  rapport de transformation.

 

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